[发明专利]基于最短路径算法的路径相似台风分析方法

说明书

技术领域

本发明涉及防汛信息化及气象应用领域，特别是一种基于最短路径算法的路径相似台风分析方法。

背景技术

中国在历经几十年的防台抗灾中，各地防汛、气象单位积累了大量关于台风的路径资料、历史资料，这些资料在防台抗灾中发挥了一定的作用。这些积累的台风特征参数资料虽然比较齐全，但比较分散，当前基本是通过设计单一的台风查询界面来查询对应台风编号的资料，在查询分析、档案搜索、台风对比分析上比较麻烦，在具体的防台工作中时效性差。台风的数据在现实中具有较强的关联性，因此有必要对这些资料进行数字化关联分析，通过计算台风相似的方式实现相似台风的信息查询，从而为防台抗灾指挥决策提供更好的服务，将防汛防台工作提高到一个较高的信息化、科学化的水平，提升防汛防台工作的快速反应能力。

在台风相似路径分析中，现有有一些相似的分析方法，分析的原理更多是基于数据上的查询功能，比如风力、风速数据在一定范围区间的，地图上经纬度数据在一定范围区间的。该分析在应用上可以达到一定的作用，但是对分析结果上，计算方法偏单一，没有深入挖掘其台风路径上的分析计算方式，路径分析结果有待进一步加强。

先前《基于GIS的台风相似路径空间分析应用方法》（发明(设计)人：汤成锋，分类号： G01W1/10(2006.01)I）提出了基于GIS的相似路径空间分析方法，但是该方法仍然是基于台风历史路径点的分析。因为台风路径点发布的时间频率随着台风相对陆地的距离会发生变化，整条路径中历史路径点的分别不均匀，导致靠近陆地部分的权重偏大，从而影响了分析结果。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于最短路径算法的路径相似台风分析方法，能有效的得出最为相似的台风路径，为防汛防台提供科学的技术支撑。

本发明采用以下方案实现：一种基于最短路径算法的路径相似台风分析方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤S01：确定台风分析计算的地理空间网格力度：根据台风路径的经纬度数据值，生成对应的路径过程线图，并在过程线的范围内按照一预定度数为单位区间的网格力度，作为最短路径计算的基础依据；

步骤S02： 通过网格内插方法计算出台风路径节点与网格上的所有交叉点集，通过网格化处理，计算与网格交叉点集，没有在网格上有交叉的不纳入计算范围；

步骤S03：将角度范围为与正北方向正负偏差33.75度，称为纵向区间；通过计算台风路径节点间的角度来确定台风移向，首先，建立交叉点的方向坐标；其次，判断移动方向与正北方向的夹角是否大于33.75度，以此来确定是以经度网格上的交叉点为关键路径点，还是以纬度网格上的交叉点为关键路径点；

步骤S04：通过遍历计算每个线段上的交叉路径点后，计算得到关键路径点集，并得到每个关键路径点的距离差；如果是纬度上的关键路径点，通过计算当前台风和历史台风通过这些特征经度线时的纬度值，距离差设为Yi，则：Yi = 历史台风纬度值–当前台风纬度值。如果是经度上的关键路径点，则：Yi = 历史台风经度值–当前台风经度值；

步骤S05：将所有关键路径点上的距离累计和用∑Yi表示，每两号台风间的最短距离差都有一个∑Yi；用平均距离1/n∑Yi的大小来衡量每个台风的路径相似度。

在本发明一实施例中，所述网格内插方法的计算方式如下：

假设路径节点 A(x1,y1)和路径节点 B(x2,y2)通过差值计算得到该线段的交叉点集P2，P3，P3(x,y)在A和B的连线上，则：

=

若已知x的值，得：

   y=y1 -(y1-y2)

若已知y的值，得：

  x=x1 -(x1-x2)

P3在历史路径与经线网格的交叉点上，因此已知P3的经度坐标x，通过公式计算，可以得出P3的纬度坐标y，同理计算对应得到P2的经纬度值。

在本发明一实施例中，所述步骤S05后根据1/n∑Yi与相似度对应表来确定路径间的相似度值，即：1/n∑Yi为50km、100km、200km、350km分别依次对应的相似度为：95%、90%、80%、70%。